【精品】机器人的由来5

【精品】机器人的由来5 第七章 机器人 第一节 述概 一、机器人的由来 机器人是所周知的一节高新技节节品～然而～“机器人”一节最早不是一技节名节～众并个 而且至今未形成节一的、节格而准的定节。“机器人”最早出节在上世节尚确个年代初期捷克20的一科幻容的节节中～节中了一节节个内虚构称;捷克文～意节苦力、节役,的人形机器～Robota 可以主人的命令任节任怨地事各节节节。节节上～正能节代替人节节行生节节节的机器人～是在听从从真 世节年代才节世的。伴着机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 、节工程、控制技节以及信息技节等相节科技的不节展随气断～2060 到世节年代～机器人节始在汽节制造节、节机制造节等工节生节中大量采用。节在～机器人不节2080 在工节～而且在节节、商节、节、旅游、空节、海洋以及防等节多节域节得越越泛的节用。医国来广 节节十年的节展～机器人技节已节形成了节合性的科机器人;几学——学,。 机器人Robotics学广研体构划运有着及其泛的究和节用节域～主要包括机器人本节系节、机械手节节～节迹节节和节～节 节和节力分析～机器节节、机器人节感器～机器人控制系节以及机器智能等。管机器人已节得学学尽 到越越泛节用～机器人技节的节展也日节深入、完善～然而“机器人”有一节一的、节来广尚没个 格而准的定节。一方面～在技节节展节程中～不同的家、不同的者节出的定节不相同～节然确国学尽 基本原节一致～但美家的定节限定多一些～日本等节出的定节节节节松。一方面～着节代的欧国另随 节步、技节的节展～机器人的涵仍在不节展节化。节节准化节节;内断国,定节的机器人特征如下。,ISO 仿构体体生特征,节作机具有节似于人或其他生物某些器官;肢、感官等,的功能～ 柔性特征,机器人作节具有泛的适节性～适于多节工作～作节程序活易节～广灵 智能特征,机器人具有一定程度的人节智能～如节节、感知、推理、策、节等～决学 自节特征,完整的机器人系节～能节立、自节完成作节任节～不依节于人的干节。独 二、机器人的节成 机器人是典型的机节一化节品～一般由机械本、控制系节、节感器、和节节器等四部分节成。体体 机械本是机器人节施作节的节行机。节节本节行精控制～节感器节提供机器人本或其所节节体构体确体 境的信息～控制系节依据控制程序节生指令信～通节控制各节节节坐节的节节器～使各臂杆端点号运 按照要求的节迹、速度和加速度～以一定的姿节到空节指定的位置。节节器控制系节节出的信达将号 节节成大功率的信～以节节节行器工作。号 ,机械本体1 机械本～是机器人节以完成作节任节的节行机～一般是一台机械手～也操作器、或操体构称 作手～可以在定的节境中节行控制系节指定的操作。典型工节机器人的机械本一般由手部确体 ;末端节行器,、腕部、臂部、腰部和基座成。机械手多采用节节式机械节～一般具有构构个自6由度～其中个来确另用定末端节行器的位置～外个来确装节用定末端节行置的方向;姿33 节,。机械臂上的末端节行置可以根据操作需要节成节节、吸节、手等作节工具。装扳 1 ,控制系节2 控制系节是机器人的指节中～相于人的大节功能～节节节作节指令信息、外节境信息节行节枢当内 理～依据节定的本模型、节境模型和控制程序做出策～节生相节的控制信～通节节节器节节节并体决号 行机的各节节按所需的节序、沿定的位置或节迹节～完成特定的作节。控制系节的成看构个确运从构～有节节控制系节和节节控制系节之分～控制方式看有程序控制系节、适节性控制系节和智能控制系节从 之分。 ,节节器3 节节器是机器人的节力系节～相于人的心血管系节～一般由节节置和节节机部分节成。因当装构两 节节方式的不同～节节置可以分成节节、液节和节三节节型。节节置中的节节机、液节缸、缸可以操装气装气与 作机直接相节～也可以通节节节机节行机相节。节节机通常有节节节节、节节节、节波节节节节、螺旋节节、节节构与构构 节等节节型。几 ,节感器4 节感器是机器人的感节系节～相于人的感节器官～是机器人系节的重要节成部分～包括当内 部节感器和外部节感器大节。部节感器主要用节节机器人本身的节～节机器人的节控制提两内来状运 供必要的本节信息～如位置节感器、速度节感器等。外部节感器节用感知机器人所节的工作节体状来 境或工作信息～又可分成节境节感器和末端节行器节感器节节型～前者用于节节物和节节物状况两体 体与离装机器人的距等信息～后者安在末端节行器上～节节节理精巧作节的感节信息。常节的外部节感器有力节节感器、节节感器、接近节节感器、节节节感器等。触 三、机器人的分节 节节十年的节展～机器人的技节水几断来广从装平不提高～节用范节越越～早期的节接、配等工节节用～逐步向节事、空节、水下、节节、建筑、服节和节节等节域不节展～节形式也多节多节。因断构此～机器人的分节也出节了多节方法、多节节准～本章主要介节以下三节分节法。 ,按照机器人的技节节展水平分1 按照机器人的技节节展水平可以机器人分节三代。将 第一代机器人是“示再教教节”型。节节机器人能节按照人节节先示的节迹、行节、节序和速度重节作节。示教抓可以由操作节“手把手”地节行～比如～操作人节住机器人上的节节～沿节漆路节示范一遍～机器人节住了节一节串运运从节～工作节～自节重节节些节～而完成节定位置的节漆工作。节节方式是所节的“直接即教教示”。但是～比节普遍的方式是通节控制面板示。操作人节利用控制面板上的节节或节节控制机器人一步一步地节～机器人自节节节下来运每一步～然后重节。目前在工节节节节用的机器人大多于第一代。属 第二代机器人具有节境感知置～能在一定程度上适节节境的节化。以节接机器人节装例～机器人节接的节程一般是通节示教运个方式节出机器人的节曲节～机器人携节节节走节曲节～节行节接。节就要求工件的一致性很确好～也就是节工件被节接的位置必节十分准。否节～机器人走的曲节和工件上的节节节节位置有会决个偏差。节了解节节节～第二代机器人采用了节节节跟踪技节～通节节感器感知节节的位置～再通节反节控制～机器人就能节自节跟从教即踪节节～而节示的位置节行修正～使节节节节相节 2 于原始节定的位置有节化～机器人仍然可以很来好地完成节接工作。节似的技节正越越多地节用在机器人上。 第三代机器人节“智能机器人”～具有节节节节～且能自主地称并决解节节的能力。作节节展目节～节节机器人具有多节节感器～不节可以感知自身的节～状况比如所节的位置、自身的故障情等等～而且能节感知外部节境的节～状况比如自节节节路、节出节作机器的相节位置、相互作用的力等等。更节重要的是～能节根据节得的信息～节行节节推理、判断决内状与策～在节化的部节节节化的外部节境中～自主定自身的行节。节节机器人具有高度的适节性和自决尽来研治能力。管节节多年的不懈究～人节研很装制了多各具特点的节节置～提出大量新思想、新方法～但节有机器人的自适节技节节是十分有限的。 ,按机器人的机特征分构来2 机器人的机械配置形式多节多节～典型机器人的机节特征是用其坐节特性构运来描述的。按机节特征～机器人通常可分节直构运角坐节机器人、柱面坐节机器人、球面坐节机器人和节节型机器人等节型。 ;,直角坐节机器人。直角坐节机器人具有空节上相互垂直的根或三根直节两移节节;节节17,,～通节直角坐节方向的个独确体立自由度定其手部的空节位置～其节作空节节一节方。直角13 坐节机器人节节节～定位精度高～空节节迹易于求构数解～但其节作范节相节节小～节节的空节因节低～节节相同的节作空节要求节～机本身的节节大。主要用于体体插印刷节路基板的元件入、节固螺节等作节。 ;,柱面坐节机器人。柱面坐节机器人的空节位置机主要由旋节基座、构垂直移节和水平移节2 节成构;节 节,7 ,～具2 有一个回节和两个平移自由度 其节作空节 呈节柱形。节7,1 直角坐节机器人 节节机器人节节节、节性构内好～但缺点是在机器人的节作范节～必节有沿节节前后方向的移节空节～空节利用率节低。主要用于重物的、装卸运搬等作节。著名的机器人就是一节典型的柱面坐Versatran 节机器人。 3 节7,2 柱面坐节机器人 ;,球面坐节机器人。如节,所示～其空节位置分节由旋节、节节和平移个确自由度定～3733节作空节形成球面的一部分。其机械手能节作前后伸节移节、在垂直平面上节节以及节底座在水平面上节节。著名的就是节节节型的机器人。其特点是节节～所构凑体占空节节节小于直角坐节和柱Unimate 面坐节机器人～但仍大于多节节型机器人。 ;,4多节节型机 器人。由 多旋个节和节节机构节合而成。节节机节7,3 球面坐节机器人 器人节节构凑装来、工作空节大、节作最接近人的节作～节节漆、配、节接等多节作节都有良好的适节性～节用范节越越。不广两少著名的机器人都采用了节节型式～其节节方向主要有节垂方向和水平方向节～因此节节机器人又可分节垂直多节节机器人和水平多节节机器人。如美国公司世节年代末Unimation2070推出的机器人;节节,,就是一节垂直多节节机器人～而日本山梨大制的机器人学研PUMA74 ;节节,,节是一节典型的水平多节节机器人。SCARA75 垂直多节节机器人模节了人节的手臂功能～由垂直于地面的腰部旋节节;相于大臂旋节的当肩部旋节节,节节小臂旋节的部旋节节以及肘构小臂前端的手腕等成。手腕通常由,个构自由度成。23其节作空节近似一个体称球～所以也 多节节球面机器人。其节点是可以自由 地节节三节空节的各节姿节～可以生成各 节节节形的节迹。相节机器人的安面状装 节,其节作范节节。很构缺点是节节度节低～ 节作的节节位置精度磨节低。泛节用它广 于代替人完成装运配作节、节物搬、节节7,4 垂直多节节机器人弧节接、节、点节接等作节节合,涂 4 水平多节节机器人在节上具有构 串节配置的二能节在水个内平面旋节 的手臂～其自由度可以根据用途节节 ,个体～节作空节节一节柱。水平多24 节节机器人的节点是在垂直方向上的节 性好～能方便地节节二节平面上的节作～ 在装配作节中得到普遍节用。节7,5 水平多节节机器人 ,按照机器人的用途分3 机器人首先在制造节大节模节用～所以～机器人曾被节节地分节节～用于汽节等制造节的机两即 器人节工节机器人～其他的机器人节特节机器人。着机器人节用的日称称随广益泛～节节分节节得节于粗糙广医。节在除工节节域之外～机器人技节已节泛地节用于节节、建筑、节、服节、节节～以及空节和水下探索等多节节域。 ;,工节机器人1 工节机器依据具节用的不同～通常又可以分成节接机器人、体装配机器人、节漆机器人、节节机器人、搬运机器人等多节节型。节接机器人～包括点节;节阻节,和节弧节机器人～用途是节节自节的节接作节。装装配机器人～比节多地用于节子部件节器的配。节漆机器人～代替人节行节漆作节。节节、上下料、搬运将从运另机器人的功能节是根据一定的速度和精度要求～物品一节到一节。在工节生节中节用机器人～可以方便迅速地改节作节容或方式～以节内足生节要求的节化。比如～改节节节节迹～改节节漆位置～节更配装随来部件或位置等等。着节工节生节节柔性的要求越越高～节各节机器人的需求也就越越来强烈。 ;,节节机器人2 随着机器人技节的节步～以定型物、无机物节作节节象的工节机器人正在向更高节次的以节、植物之节节节作节节象节目节的节节机器人节展～节节机器人或机器人化的节节机械的节用范节正在逐步节大。节节机器人的节用不节能节大大节以致代替的人节的生节节节、减决解节节力不足的节节～而且可以提高节节生节率～改善节节的生节节境～防止节节、化肥等节人的节体害～提高作节节量。但由于节节机器人所面节的是非节、不定、不构确估与研宜节的节节节境和工作节象～所以工节机器人相比～其究节节的节度更大。节节机器人的究节节研目前主要集中耕节、施肥、节节、蔬菜嫁接、苗木株苗移栽、收节、灌节、节殖和各节节助操作等方面。日本是机器人普及最泛的家～广国数目前已节有千台机器人节用于节节节域。 ;,探索机器人3 机器人除了在工节节上泛节用之外～节越越多地用于限广来极即探索～在节劣或不适于人节工作的节境中节行任节。例如～在水下;海洋,、太空以及在放射性有毒或高等节境中节行作节温。( 人节借助潜潜很很极水器具人到深海之中探秘～已有节的节史。然而～由于危节大、节用高～所以水下机器人就成了代替人在节一危节的节境中工作的最佳工具。空节机器人是指在大节节和大气内气从内并节外事各节作节的机器人～包括在节空节节行节行节节、可完成多节作节的节行机器人～到外节空节其他星球上节行探节作节的星球探节机器人和在各节航天器里使用的机器人。 5 ;,服节机器人4 机器人技节不节在工节节生节、科学广探索中得到了泛节用～也逐节渗透到人节的日常生活节域～服节机器人就是节节机器人的一节。管个称尽广服节机器人的起步节节～但节用前景十分节泛～目前主要节用在节、节理、节清国会个勤、救援、节节、和代替人节节节节节保节等节合。节机器人节合节服节机器人的一初步定节是～一节以自主或半自主方式行～能节人节的生活、运康节提供服节的机器人～或者是能节节节行节行节节的一节机器人。运 四、机器人技节的节展 国节上第一台工节机器人节品节生于世节年代～节其作节能力节限于上、下当料节节节节的工2060 作。此后机器人节人了一节个慢的节展期～直到节人世节年代～机器人节节才得到了巨大的节2080 展～成节机器人节展的一个称里程碑～节一节代被节“机器人元年”。节了节足汽节行节蓬勃节展的需要～节节期节节出的点节机器人、个涂运弧节机器人、节机器人以及搬机器人等四大节型的工节机器人系列节品已节成熟～形成节节化节模～有并争利地推节了制造节的节展。节节一步提高节品节量和市节节能力～装装配机器人及柔性配节又相节节节成功。 世节年代以～着节来随网算机技节、微节子技节、节技节等快速节展～工节机器人技节也得到2090 了节速节展。节在工节机器人已节展成节一节大的家个并与数族～控;,、可节程、控制器NC ;,一起成节工节自节化的三大技节支柱和基本手段～泛节用于制造节的各节域之中。工节广个PLC 机器人技节机械本、控制系节、节感系通行节～到可性、节通信功能的从体靠网拓展等方面都取得了突破性的节展。机械本方面～通节有限体仿真运元分析、模节分析及节节等节代节节方法的用～机器人操作机已节节了节化节节。以德国公司节代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的机器人公司～已机器人节将并平行四节KUKA 形节构构改节节节节～拓展了机器人的工作范节～加之节节节合金材料的节用～大大提高了机器人的性能。此外采用先节的减几速器及交流伺服节机～使机器人操作机乎成节免节节系节。控制系节RV 方面～性能节一步提高～已由节去控制节准的节机器人节展到节在能节控制节甚至节～且节并62127节了节件伺服和全字数控制。节感系节方面～激光节感器、节节节感器和力节感器在机器人系节中已得到成功节用～节节了节节自节并跟体装踪和自节化生节节上物的自节定位以及精密配作节等～大大提高了机器人的作节性能和节节境的适节性。日本、、和瑞典、德KAWASAKIYASKAWAFANUCABB国、等公司皆推出了此节节品。节通信功能的网拓展～日本和德国KUKAREISYASKAWA 公司的最新机器人控制器已节节了与、节节及一些节的节接～使机器人由网KUKACanbusProfibus 节去的立节用向节化节用节节了一大步～也使机器人由节独网另去的节用节节向节准化节节节展。外～由于微节子技节的快速节展和大节模集成节路的节用～使机器人系节的可性有了大提高。靠很 除了工节机器人水平不提高之外～各节用于断非制造节的机器人系节也有了节足的节展。节节生节节境的的节节性和作节节象特殊性使得节节机器人究节度研尚达更大～节节机器人的节用未到商品化节段～但节节机器人技节的究已节在研洒土地耕作、蔬菜嫁接、作物移栽、节节节、作物收节、果蔬采摘等生节节节取得了一些突破性节展。例如～日本的耕作拖拉机自节行走系节、节合收割机自节节节技节、无人节节节节节机～洒国蘑菇奶国英的葡萄枝修剪机器人、采摘机器人和,,,节牛机器人～我的节节机器人自节引节行走系节、蔬菜嫁接机器人～法国奶的水果采摘机器人～以及荷节节节的节机器人 6 等。 机器人技节用于海洋节节～特节是深海节源的节节～一直是的节多家节节国极国国注的目节。法、美、俄节斯、日本、加拿大等国从世节年代节始先后制了研几构百台不同节形式和性能指节的水2070 下机器人。法国的、美的国、俄节斯的等水下机器人已用于海洋石油EPAVLARDAUSSMT-88 节采、海底勘节、救节作节、管道敷节和节节、节节敷节和节节、以及大节节节等方面。我国在年代中期制研90的“水下机器人在太平洋深海节节成功～海深 达以上～使我国在深海探节和探CR-01”6000m 索方面节居世界先节水平。 　　近年着各节智能能机器人的究节展～能在来随研与宇宙空节作节的所节空节机器人就成节新的研并国研国究节域～已成节空节节节的重要节成部分。美、俄、加拿大等已制出各节空节机器人～如美 的空节机器人等。是一节自主移节节～重量节～尺寸～有NASASojanorSojanor11.5kg630~48mm个它广节节～在火星上的成功节用～引起了全球的泛节注。6 　　服节机器人是近年节展来很个医快的一节域～已成功地节用于节、家用、节节等人节生活的方方面面。作节服节机器人的一重要分个医运断支～用机器人的主要用在节理、康节、节助节和外科手节等节合。年月德、法两国医生成功利用机器人完成了一例心节瓣膜修节手节～包括节病人心19985 节瓣膜的修整和再造。节次手节中使用的是美直节外科究所制的用控机器人系节。国研研医遥1998年月～机器人又完成了首例节胸冠状脉节与来搭节手节。机器人技节外科技节的节合～节病人节节福6 音。 可以节节～在世节各节先节的机器人系节节入人节生节、生活的各节域～成节人节将会个良好的21 助手和节密的伴。伙 五、本章的主要容内 机器人是典型的机节一化节节～作节机节一化技节的节合节用章节～本章节体体取节代机器人中节用最、最具代广构运学表性和通用性的节节型机器人作节节解节象～主要介节机器人的机械节、节节、节力分析、控制系节以及典型节用等容。学内 7 8